FR2492173A1 - ELECTRONIC ELEMENT AND ANODE FOR ELECTROCHEMICAL ELEMENT - Google Patents
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Abstract
LA PRESENTE INVENTION CONCERNE UN ELEMENT ELECTROCHIMIQUE 10 COMPORTANT UNE ANODE 16 A BASE D'UNE SUBSTANCE ELECTROPOSITIVE ELECTRONIQUEMENT CONDUCTRICE QUI EST A L'ETAT FONDU A LA TEMPERATURE DU FONCTIONNEMENT DE L'ELEMENT, UN ELECTROLYTE COMPATIBLE 20 ET UNE CATHODE COMPATIBLE 20. SELON L'INVENTION L'ELEMENT COMPORTE DE PLUS UN SUPPORT EN TAMIS MICROMOLECULAIRE 18 SENSIBLEMENT NON CONDUCTEUR ELECTRONIQUEMENT DANS LEQUEL LA SUBSTANCE ELECTROPOSITIVE EST ABSORBEE ET MAINTENUE SOUS FORME DISPERSEE, LE SUPPORT EN TAMIS MICROMOLECULAIRE ETANT ETANCHE AU LIQUIDE ET PLACE ENTRE ET SEPARANT L'ELECTROLYTE ET LA CATHODE DE LA SUBSTANCE ELECTROPOSITIVE DE L'ANODE. L'ELEMENT ELECTROCHIMIQUE EST UTILISABLE NOTAMMENT DANS LES ACCUMULATEURS.THE PRESENT INVENTION CONCERNS AN ELECTROCHEMICAL ELEMENT 10 INCLUDING AN ANODE 16 BASED ON AN ELECTROPOSITIVE ELECTRONICALLY CONDUCTIVE SUBSTANCE WHICH IS IN A MELT STATE AT THE TEMPERATURE OF THE ELEMENT'S OPERATION, A COMPATIBLE ELECTROLYTE 20 AND A COMPATIBLE CATHODE 20. ACCORDING TO THE 'INVENTION THE ELEMENT INCLUDES FURTHER A MICROMOLECULAR SIEVE SUPPORT 18 SENSITIVELY NON-ELECTRONICALLY CONDUCTIVE IN WHICH THE ELECTROPOSITIVE SUBSTANCE IS ABSORBED AND MAINTAINED IN A DISPERSE FORM, THE MICROMOLECULAR SIEVE SUPPORT BEING SEALED BETWEEN THE LIQUID AND THE LIQUID AND THE PLATE CATHODE OF THE ELECTROPOSITIVE SUBSTANCE OF THE ANODE. THE ELECTROCHEMICAL ELEMENT CAN BE USED IN PARTICULAR IN ACCUMULATORS.
Description
Elément électrochimique et anode pour élément électrochimique.Electrochemical element and anode for electrochemical element.
La présente invention concerne un élément électrochimique et une structure d'anode pour un tel élément électrochimique The present invention relates to an electrochemical element and an anode structure for such an electrochemical element.
utilisable dans un accumulateur (à savoir un élément rechar- used in an accumulator (ie a recharging element
geable). Récemment, une attention accrue a été donnée au développement geable). Recently, increased attention has been given to the development of
des moyens d'emmagasinage d'énergie. means for storing energy.
Cependant, ces développements ont été retardés à des degrés However, these developments have been delayed to some degree
i0divers par les difficultés rencontrées pour contrôler effi- different from the difficulties encountered in effectively controlling
cacement les substances actives mobiles électrochimiquement et par les difficultés rencontrées dans le fonctionnement aux températures élevées, températures qui, dans de nombreux cas, sont nécessaires pour un fonctionnement efficace des electrochemically mobile active substances and by the difficulties encountered in operating at high temperatures, temperatures which in many cases are necessary for efficient operation of
éléments électrochimiques.electrochemical elements.
Selon un de ses aspects, la présente invention a pour objet un élément électrochimique qui comporte une anode qui comporte comme matériau d'anode actif électrochimiquement, une substance électro-positive conductrice électroniquement qui se trouve à l'état fondu à la température de fonctionnement de l'élément; un électrolyte compatible, et une cathode compatible, According to one of its aspects, the subject of the present invention is an electrochemical element which comprises an anode which comprises, as electrochemically active anode material, an electronically conductive electro-positive substance which is in the molten state at the operating temperature of the element; a compatible electrolyte, and a compatible cathode,
l'élément comprenant de plus un support en tamis micromolécu- the element further comprising a micromolecular sieve support
laire sensiblement non conducteur électroniquement dans lequel la substance électropositive est absorbée et est maintenue sous forme dispersée, le support en tamis micromoléculaire étant étanche au liquide et positionné entre et séparant l'électrolyte et la cathode, de la substance électropositive a substantially electronically non-conductive film in which the electropositive substance is absorbed and is kept in dispersed form, the micromolecular sieve support being liquid-tight and positioned between and separating the electrolyte and the cathode from the electropositive substance
lOde l'anode*-lOde the anode * -
Par étanche au liquide on entend que toutes les substances actives électrochimiquement lorsqu'elles vont de l'anode vers la cathode ou vice versa doivent passer à travers le Liquid-tight means that all electrochemically active substances when they go from the anode to the cathode or vice versa must pass through the
pore interne (structure en cavité du support). internal pore (cavity structure of the support).
Selon un autre aspect, la présente invention a pour objet une structure d'anode composite constituée par According to another aspect, the subject of the present invention is a composite anode structure constituted by
un support en tamis xỉcromoléculaire sensiblement non con- an x encromolecular sieve support substantially
ducteur électroniquement dans lequel le matériau d'anode electronically conducting in which the anode material
actif électrochimiquement sous forme d'uné substance élec- electrochemically active in the form of an
tropositive conductrice électroniquement est absorbé et maintenu sous forme dispersée et un réservoir ou source de substance électropositive en contact avec le support, destinée à être utilisée avec un électrolyte et une cathode compatiblesdans un élément électrochimique dans lequel la substance électropositive du réservoir est à l'état fondu et est séparée de l'électrolyte par le support Sans vouloir être liée par une théorie, la demanderesse pense que la substance électropositive peut former des passages électroniquement conducteurs s'étendant le long d'au moins certains des canaux et/ou pores dans le support, ce qui met au moins certaines des fenêtres dans la surface du support en contact électronique l'une avec l'autre par l'intérieur du support. Pendant l'utilisation, ces passages peuvent ainsi agir pour rendre le support, lorsqu'il est dopé avec la substance électropositive, électroniquement conducteur dans son ensemble, par l'intermédiaire des passages de sorte que les électrons peuvent circuler le long des passages, de l'interface entre le support et l'électrolyte, vers l'interface entre le support et la substance électropositive de l'anode. La demanderesse pense qu'il est peut-être possible que la substance électropositive soit absorbée sous forme élémentaire, electronically conductive tropositive is absorbed and maintained in dispersed form and a reservoir or source of electropositive material in contact with the support, for use with a compatible electrolyte and cathode in an electrochemical element in which the electropositive substance of the reservoir is in the state Fused without being bound by theory, Applicant believes that the electropositive substance can form electronically conductive passages extending along at least some of the channels and / or pores in the body. support, which puts at least some of the windows in the surface of the support in electronic contact with each other by the interior of the support. During use, these passages can thus act to make the support, when doped with the electropositive substance, electronically conducting as a whole, through the passages so that the electrons can circulate along the passages, the interface between the support and the electrolyte, towards the interface between the support and the electropositive substance of the anode. The applicant believes that it is possible that the electropositive substance is absorbed in elemental form,
la substance électropositive étant maintenue sous forme dis- the electropositive substance being kept in the form of
persée dans le support et étant mobile sous forme d'atome ou sous forme élémentaire le long des canaux et/ou pores du support pour occuper des emplacements convenables laissés libres par d'autres atomes de la substance électropositive, de manière qu'elle puisse se déplacer pendant l'utilisation persried in the support and being mobile in the form of an atom or in elemental form along the channels and / or pores of the support to occupy suitable locations left free by other atoms of the electropositive substance, so that it can be move during use
de l'anode à l'électrolyte à travers le support. from the anode to the electrolyte through the support.
Lorsqu'il y a un danger, comme dans le cas o l'électrolyte est liquide à la température de fonctionnement de l'élément, que la substance électropositive puisse réagir chimiquement de manière indésirable avec l'électrolyte, par exemple avec les anions de l'électrolyte, le support, lorsqu'il contient la substance électropositive absorbée, peut être choisi ou modifié de manière que les fenêtres dans sa surface vers l'intérieur microporeux, empêchent un accès suffisant vers When there is a danger, as in the case where the electrolyte is liquid at the operating temperature of the element, that the electropositive substance can chemically react undesirably with the electrolyte, for example with the anions of the electrolyte. the carrier, when it contains the absorbed electropositive substance, may be selected or modified so that the windows in its microporous inward surface prevent sufficient access to
l'intérieur du support par exemple des anions de l'électro- the interior of the support, for example anions of the electro-
lyte pour que la réaction indésirable prenne place. De plus, lorsque, comme décrit ci-après, 1'électrolyte choisi est lyte for the unwanted reaction to take place. Moreover, when, as described hereinafter, the electrolyte chosen is
une solution aqueuse, le support, lorsqu'il contient la sub- an aqueous solution, the support, when it contains the sub-
stance électropositive absorbée, peut être choisi ou modifié electropositive stance absorbed, can be chosen or modified
de manière que les fenêtres ou pores dans sa surface ne per- so that the windows or pores in its surface do not allow
mettent pas un accès vers l'intérieur des molécules d'eau. do not put inward access to the water molecules.
La substance. électropositive sera à l'état fondu à la tem- The substance. electropositive will be in the molten state at the
pérature de fonctionnement de l'élément et peut comporter operating temperature of the element and may include
ou être constituée par un métal alcalin ou un métal alcalino- or consist of an alkali metal or an alkali metal
terreux, une combinaison ou un alliage de deux ou plusieurs métaux alcalins ou alcalino-terreux ou une combinaison ou earthy, a combination or an alloy of two or more alkali or alkaline earth metals or a combination or
alliage d'un ou plusieurs métaux alcalins ou métaux alcalino- alloy of one or more alkali metals or alkaline earth metals
terreux avec une ou plusieurs autres substances. En d'autres termes, le métal alcalin ou le métal alcalino-terreux ou les métaux peuvent être utilisés seuls ou en combinaison de deux ou plusieurs de ceux-ci ou un, deux ou plusieurs desdits métaux peuvent être utilisés sous forme d'une compo- sition ou d'un alliage avec une ou plusieurs autres substances compatibles pourvu qu'elles soient telles que la substance électropositive soit à l'état fondu à la température de earthy with one or more other substances. In other words, the alkali metal or alkaline earth metal or metals may be used alone or in combination of two or more thereof or one, two or more of said metals may be used in the form of a compound. - an alloy or an alloy with one or more other compatible substances provided that they are such that the electropositive substance is in a molten state at a temperature of
fonctionnement de l'élément.operation of the element.
Le ou les métaux alcalins de la substance électropôsitive peuvent être sous toute combinaison convenable contenant par exemple du lithium, du sodium, et/ou du potassium. Les métaux alcalino-terreux peuvent, de manière semblable, être sous toute combinaison convenable de métaux alcalino-terreux The alkali metal (s) of the electropositive substance may be in any suitable combination containing, for example, lithium, sodium, and / or potassium. The alkaline earth metals may similarly be under any suitable combination of alkaline earth metals
tels que le calcium ou le magnésium. La substance électro-- such as calcium or magnesium. The electro substance--
positive, comme mentionné ci-dessus, est à l'état fondu à la température de fonctionnement de l'élément. Pour une utilisation à la pression atmosphérique, certains alliages de sodium ou de potassium conviennent particulièrement parce qu'ils présentent des points de fusion inférieurs à 1000C et le potassium et en particulier le sodium peuvent être utilisés seuls en raison de leur disponibilité commerciale positive, as mentioned above, is in the molten state at the operating temperature of the element. For use at atmospheric pressure, certain sodium or potassium alloys are particularly suitable because they have melting points below 1000C and potassium and in particular sodium can be used alone because of their commercial availability.
à des prix compétitifs.at competitive prices.
Par "support en tamis micromoléculaire", on, entend un support en tamis moléculaire présentant à l'intérieur des cavités et/ou des canaux interconnectés et, dans sa surface, des fenêtres et/ou des pores conduisant aux dits cavités et canaux, les fenêtres, pores, cavités et/ou canaux présentant une dimension inférieure à 50 Angstroms et de préférence inférieure à 20 Angstroms ou lorsqu'il est destiné à être utilisé avec un électrolyte constitué par une solution aqueuse, tel que les molécules d'eau ne peuvent pas être absorbées à l'intérieur du support, indépendamment du fait que d'autres substances By "micromolecular sieve support" is meant a molecular sieve support having internally interconnected cavities and / or channels and, in its surface, windows and / or pores leading to said cavities and channels, the windows, pores, cavities and / or channels having a dimension of less than 50 Angstroms and preferably less than 20 Angstroms or when it is intended to be used with an electrolyte constituted by an aqueous solution, such that the water molecules can not not be absorbed inside the support, irrespective of the fact that other substances
absorbées soient présentes ou non dans les cavités du support. absorbed are present or not in the cavities of the support.
Les tamis micromoléculaires convenables sont des supports en tamis micromoléculaire minéraux, à savoir des structures minérales en réseau ou en squelettes, bien que certains.supports en tamis micromoléculaire essentiellement organiques tels que les clathrates puissent, dans certaines circonstances, convenir comme mentionné ci-après. Les supports en tamis micromoléculaire minéraux convenables peuvent être choisis dans le groupe des substances qui constituent les tectosilicates, à savoir la classe des substances connues aussi comme "silicates squelettes" qui peuvent être Suitable micromolecular sieves are inorganic micromolecular sieve carriers, ie, lattice or backbone mineral structures, although some essentially organic micromolecular sieve carriers such as clathrates may, under certain circumstances, be suitable as mentioned below. Suitable micromolecular sieve supports may be selected from the group consisting of tectosilicates, ie the class of substances also known as "skeleton silicates" which may be
naturelles ou synthétiques, cristallines ou non cristalli- natural or synthetic, crystalline or non-crystalline
nes/amorphes et qui comportent: les silicates, par exemple le gel de silice les zéolites les feldspaths les feldspatholdes qui sont des silicates ayant un type de structure dans lequel les quatre atomes d'oxygène du tétraèdre du silicate sont These include silicates, for example silica gel, zeolites, feldspars and feldsparents, which are silicates having a type of structure in which the four oxygen atoms of the silicate tetrahedron are
p artagés avec lestétraèdresvoisins. Le squelette du tecto- p artages with neighboring lestrahedrons. The skeleton of the tecto-
silicate est composé d'atomes de silicium avec dans certains silicate is composed of silicon atoms with in some
cas des atomes d'aluminium, ensemble avec d'autres atomes. case of aluminum atoms, together with other atoms.
Les tamis micromoléculaires minéraux comportent aussi les mélanges de ou les analogues des tectosilicates dans lesquels les atomes de silicium et/ou d'aluminium du squelette peuvent être substitués entre autres par des atomes d'un ou plusieurs des éléments suivants: le fer, le béryllium, le bore, le phosphore, le carbone, le germanium et le gallium sous des proportions petites ou importantes et dans lesquels les caractéristiques et propriétés du tamisage micromoléculaire ne sont pas affectées par la substitution. Aussi longtemps que les propriétés applicables pour la présente invention Micromolecular mineral sieves also comprise mixtures of or analogs of tectosilicates in which the silicon and / or aluminum atoms of the backbone may be substituted inter alia by atoms of one or more of the following elements: iron, beryllium , boron, phosphorus, carbon, germanium and gallium in small or large proportions and in which the characteristics and properties of the micromolecular sieving are not affected by the substitution. As long as the applicable properties for the present invention
ne sont pas sensiblement affectées, ces analogues sont con- are not significantly affected, these analogues are
sidérés comme des tectosilicates dans le contexte de la as tectosilicates in the context of the
présente description.this description.
De manière commode, pour les électrolytes à base de sel fondu, le support en tamis micromoléculaire est une zéolite ou, lorsque l'électrolyte doit être aqueux, le support peut être un tectosilicate qui ne peut pas absorber d'eau, par exemple Conveniently, for the molten salt electrolytes, the micromolecular sieve support is a zeolite or, where the electrolyte must be aqueous, the support may be a tectosilicate which can not absorb water, for example
un feldspath ou un feldspatholde.a feldspar or a feldspatholde.
Des zéolites, feldspaths et feldspathoides se trouvent dans la classe des matériaux naturels ou synthétiques, cristallins ou amorphes qui contiennent de l'aluminium et du silicium dans des proportions bien définies et leurs analogues. Pour une discussion plus détaillée des zéolites, on peut se référer à la publication de Janvier 1975 de l'Union Internationale de chimie pure et appliquée ayant pour titre "Nomenclature Zeolites, feldspars and feldspathoids are found in the class of natural or synthetic, crystalline or amorphous materials which contain aluminum and silicon in well-defined proportions and their analogues. For a more detailed discussion of zeolites, reference may be made to the January 1975 publication of the International Union of Pure and Applied Chemistry entitled "Nomenclature
chimique et formulation des compositions de zéolites synthé- chemical composition of synthetic zeolites
tiques et naturelles".ticks and natural ".
Les zéolites contiennent des molécules d'eau absorbées qui peuvent être éliminées, habituellement de manière réversible, par chauffage et/ou sous vide. Quoique l'on s'attende à ce que les supports en tamis moléculaire de zéolites qui sont The zeolites contain absorbed water molecules which can be removed, usually reversibly, by heating and / or under vacuum. Although it is expected that the molecular sieve supports of zeolites that are
au moins partiellement déshydratées et habituellement complè- at least partially dehydrated and usually
tement déshydratées soient en général utilisés, la présence d'eau dans la zéolite peut, dans certains cas, être un avantage pour accroître la conductivité ionique en fonction du mécanisme dewatered water is generally used, the presence of water in the zeolite may, in some cases, be an advantage to increase the ionic conductivity depending on the mechanism
de réaction de l'élément comme discuté ci-après. reaction of the element as discussed below.
Les zéolites, feldspaths et feldspatholdes possèdent habituel- Zeolites, feldspars and feldspar-
lement une structure interne raisonnablement ordonnée, pré- a reasonably ordered internal structure, pre-
sentent une surface interne élevée et sont caractérisés par feel a high internal surface and are characterized by
la présence de multiples rangées régulières de cavités molé- the presence of multiple regular rows of molecular cavities
culaires à savoir de canaux et/ou de cavités débouchant à la surface de la zéolite par l'intermédiaire de fenêtres et/ou de pores. D'autres tectosilicates en particulier amorphes culaires ie channels and / or cavities opening on the surface of the zeolite through windows and / or pores. Other tectosilicates, in particular amorphous
ou non cristallins, présentent une structure interne sensi- or non-crystalline, have a sensi-
blement moins ordonnée ou en fait non ordonnée, quoique ce- less orderly or in fact unordered, even though
pendant ils gardent des rangées convenables de cavités mo- while they keep suitable rows of small cavities
léculaires. On pense que les zéolites sous leur forme hydratée peuvent être représentées par la formule structurelle suivante: M2/nO.Al2o3.Xsio2. YH20 dans laquelle M est un cation de valence n et X et Y sont des variables indépendantes qui sont fonction de la composition léculaires. It is believed that zeolites in their hydrated form can be represented by the following structural formula: M2 / nO.Al2O3.Xsio2. YH20 in which M is a cation of valence n and X and Y are independent variables which are a function of composition
du matériau de départ et de son mode de formation. of the starting material and its mode of formation.
On a trouvé que des cristaux de tectosilicate convenables peuvent avoir une résistance physique suffisamment élevée pour être utilisés efficacement dans l'élément de la présente invention. (Lorsque le tectosilicate est sous forme de poudre, il peut être compacté et supporté, par exemple, dans un It has been found that suitable tectosilicate crystals can have a sufficiently high physical strength to be used effectively in the element of the present invention. (When the tectosilicate is in powder form, it can be compacted and supported, for example, in a
récipient poreux lors de son utilisation). porous container during use).
De plus, on a trouvé que des cristaux de tectosilicate qui ont été dopés avec une substance électropositive peuvent résister suffisamment aux endommagements électrochimiques et thermiques résultant d'un usage répété dans un élément In addition, it has been found that tectosilicate crystals that have been doped with an electropositive substance can withstand sufficiently the electrochemical and thermal damage resulting from repeated use in an element.
conforme à la présente invention.according to the present invention.
Lorsque des tectosilicates cristallins sont utilisés, un défaut physique ou électrochimique des tectosilicates dopés When crystalline tectosilicates are used, a physical or electrochemical defect of the doped tectosilicates
avec des substances électropositives ne sera pas en consé- with electropositive substances will not be
quence un des facteurs qui contribue de manière significative, si tant est qu'il y en ait, à une défaillance des éléments one of the factors that contributes significantly, if any, to a failure of the elements
conforme à la présente invention.according to the present invention.
Dans la présente invention le support en tamis micromoléculaire est prévu pour avoir une structure squelette à trois dimensions qui reste physiquement et électrochimiquement stable, de sorte qu'il ne se déforme pas de manière significative suite à la réaction électrochimique durant une utilisation normale et continue à fonctionner comme tamis permettant une diffusion In the present invention the micromolecular sieve support is provided to have a three-dimensional backbone structure which remains physically and electrochemically stable, so that it does not deform significantly as a result of the electrochemical reaction during normal and continuous use. operate as a sieve for diffusion
de la substance électropositive à travers lui tout en empê- of the electropositive substance through it while preventing
chant l'accès à l'intérieur de la substance électropositive, des anions de l'électrolyte avec lequel il est utilisé, dans les cas o les anions réagissent de manière indésirable avec la substance électropositive de l'anode et en empêchant l'accès the access to the interior of the electropositive substance, anions of the electrolyte with which it is used, in cases where the anions react undesirably with the electropositive substance of the anode and prevent access
de l'eau lorsque l'électrolyte est une solution aqueuse. water when the electrolyte is an aqueous solution.
Ainsi on gardera ces aspects à l'esprit lors du choix du support en-tamis moléculaire particulier destiné à être utilisé avec des substances électropositives et des électrolytes Thus, these aspects will be kept in mind when choosing the particular molecular sieve support for use with electropositive substances and electrolytes.
choisis lors de la mise en oeuvre de la présente invention. chosen during the implementation of the present invention.
On notera cependant que, lorsque certains supports sont dopés avec des substances extrêmement électropositives telles que le métal de lithium seul ou en combinaison avec d'autres métaux,une modification substantielle de la structure en réseau du support peut en résulter. On a trouvé cependant que de telles structures en réseau modifiées possèdent encore les propriétés nécessaires en ce qu'elles peuvent agir comme support et/ou tamis pour la substance électropositive, sont suffisamment inertes électrochimiquement ou relativement inertes électrochimiquement durant leur utilisation dans It should be noted, however, that when certain supports are doped with highly electropositive substances such as lithium metal alone or in combination with other metals, a substantial change in the network structure of the support may result. It has been found, however, that such modified lattice structures still possess the necessary properties that they can act as a support and / or sieve for the electropositive material, are sufficiently inert electrochemically or relatively inert electrochemically during their use in
un élément et peuvent empêcher l'accès à la substance électro- an element and may prevent access to the electronic substance
positive des substances chimiques indésirables ou lorsqu'elle negative chemical substances or when
est présente, l'accès de l'eau provenant de l'électrolyte. is present, the access of water from the electrolyte.
De tels supports, par exemple des tectosilicates tels que des zéolites qui ont été physiquement et/ou chimiquement modifiées durant le dopage avec les substances électropositives choisies mais qui possèdent encore les propriétés-nécessaires, peuvent ainsi être employés de manière utile comme support en tamis micromoléculaire dans les anodes de la présente Such carriers, for example tectosilicates such as zeolites which have been physically and / or chemically modified during doping with the chosen electropositive substances but which still possess the necessary properties, can thus be usefully employed as a micromolecular sieve support. in the anodes of this
invention, et au sens de la présente description ces tecto- invention, and in the sense of the present description these tecto-
silicates, zéolites, etc,modifiés sont encore considérés comme des tectosilicates, zéolites, etc. On notera de plus que, dans le cas de certains tectosilicates, modified silicates, zeolites, etc. are still considered as tectosilicates, zeolites, etc. It should be noted moreover that, in the case of certain tectosilicates,
un échange de cations incidents peut se produire durant l'uti- an exchange of incident cations can occur during use
lisation des anodes conformes la présente invention, dans certains éléments électrochimiques. De telles réactions sont bien connues et modifient principalement les dimensions des fenêtres et pores du réseausupport, et on gardera cet aspect à l'esprit lors du choix de la substance électropositive et du support pour s'assurer que les pores ou fenêtres du support présentent les dimensions souhaitées pour permettre use of the anodes according to the present invention in certain electrochemical elements. Such reactions are well known and mainly modify the dimensions of the windows and pores of the support network, and this aspect will be kept in mind when choosing the electropositive substance and the support to ensure that the pores or windows of the support have the same characteristics. desired dimensions to allow
le passage de la substance électropositive à travers eux tout en em- the passage of the electropositive substance through them while em-
pêchant celui de l'eau de l'électrolyte, lorsqu'un électrolyte aqueux est utilisé dans les élémentset des anions indésirables de l'électrolyte dans les cas o ces anions sont chimiquement instables par rapport aux substances électropositives. A for the electrolyte water, when an aqueous electrolyte is used in the undesirable electrolyte elements and anions in cases where these anions are chemically unstable relative to the electropositive substances. AT
nouveau, ces éléments sont encore considérés comme tecto- again, these elements are still considered as tecto-
silicates du type en question.silicates of the type in question.
Ainsi, on appréciera que, bien que les supports en forme de tamis moléculaire en tectosilicate de la présente invention puissent, dans certain cas, après dopage ou après avoir été soumis à plusieurs cycles de charge/décharge dans un élément, n'être plus strictement sous la forme de tectosilicate comme tel dans le sens usuel, ils peuvent encore être considérés comme tel ou au moins comme des supports en tamis micronoléculaire minéraux dans le contexte de la présente invention, pourvu Thus, it will be appreciated that although the tectosilicate molecular sieve carriers of the present invention may, in some cases, after doping or after being subjected to multiple charge / discharge cycles in an element, no longer be strictly in the form of tectosilicate as such in the usual sense, they can still be considered as such or at least as micronolecular micronolecular sieve supports in the context of the present invention, provided
qu'ils présentent les propriétés requises. they have the required properties.
Ainsi, lorsque les supports en forme de tamis moléculaire en tectosilicate des électrodes de la présente invention sont sous la forme de tectosilicates modifiés, ils sont tels Thus, when the tectosilicate molecular sieve shaped supports of the electrodes of the present invention are in the form of modified tectosilicates, they are such
que,quoique physiquement ou chimiquement modifiés, ils possè- that, although physically or chemically modified, they possess
dent encore les cavités moléculaires ou pores appropriés pour recevoir la substance électropositive, des canaux ou pores qui conduisent aux cavités et des fenêtres de dimensions appropriées. The molecular cavities or pores suitable for receiving the electropositive substance, channels or pores which lead to the cavities, and windows of appropriate size are also suitable.
Ainsi, lorsque les supports en tamis moléculaire de la pré- Thus, when the molecular sieve supports of the pre-
sente invention sont sous forme de substances modifiées, ce sont ceux qui présentent des fenêtres, canaux, pores et cavités pour recevoir les substances électropositives et pour permettre le passage des substances électropositives The present invention is in the form of modified substances, those having windows, channels, pores and cavities for receiving electropositive substances and for allowing the passage of electropositive substances.
tout en excluant l'eau et/ou les anions indésirables de l'élec- while excluding water and / or unwanted anions from the electri-
trolyte. En prenant en considération des facteurs tels que la dimension des pores ou canaux, la dimension des cavités et la dimension des fenêtres, ainsi que l'aptitude à absorber les substances trolyte. Taking into account factors such as pore size, channel size, cavity size and window size, as well as the ability to absorb substances
électropositives sous des quantités efficaces, tout en permet- electroposed in effective amounts, while allowing
tant une mobilité ou un passage élevé des substances électro- high mobility or passage of electro-
positives à travers ledit support et en excluant l'eau et/ou les anions de l'électrolyte qui sont instables par rapport aux substances électropositives, on peut obtenir un guide approximatif pour le choix des supports en tamis moléculaires appropriés destinés à être utilisés conformément à la présente invention. Les facteurs supplémentaires pouvant aussi servir de guide, peuvent être le degré de porosité, la densité, la disponibilité et la résistance mécanique, la stabilité et la conductivité positive through said carrier and excluding water and / or anions of the electrolyte which are unstable relative to the electropositive substances, an approximate guide can be obtained for the selection of suitable molecular sieve carriers for use in accordance with the present invention. Additional factors that may also serve as a guide may be the degree of porosity, density, availability and strength, stability and conductivity
électronique ou son absence, des supports en tamis micromolécu- or lack thereof, micromolecular sieve supports
laire dopés.doped.
Par exemple, la sodalite présente des propriétés structurelles correcteslui permettant de fonctionner, comme décrit ci-après, comme support en tamis moléculaire conformément à la présente For example, sodalite has good structural properties enabling it to function, as described hereinafter, as a molecular sieve support in accordance with the present invention.
invention. De tels aluminosilicates ou similaires qui présen- invention. Such aluminosilicates or the like which
tent des propriétés structurelles acceptables pour fonctionner comme requis par la présente inventionpeuvent constituer acceptable structural properties to function as required by the present invention may constitute
des supports en tamis moléculaires en tectosilicate convena- tectosilicate molecular sieve supports suitable for
bles. Le support en tamis micromoléculaire sera de préférence tel que la substance électropositive lorsqu'elle est absorbée dans le support, est gardée sous une forme élémentaire finement dispersée par exemple, si possible, sous forme d'atome, de molécule, d'un ensemble d'atomes ou d'un ensemble de molécules ble. The micromolecular sieve support will preferably be such that the electropositive substance when absorbed into the support is kept in a finely dispersed elemental form, for example, if possible, in the form of an atom, a molecule, a set of 'atoms or a set of molecules
pour présenter durant son utilisation la plus grande disponi- to use during its use the widest available
bilité pour une activité électrochimique. bility for electrochemical activity.
De plus, le support sera de préférence tel qu'il garde à l'intérieur une quantité efficace de substance électropositive pour une conduction électronique, et si nécessaire ionique efficace pour que la substance électropositive se déplace In addition, the support will preferably be such that it keeps inside an effective amount of electropositive substance for electronic conduction, and if necessary ionic effective for the electropositive substance to move.
sous des quantités efficaces.in effective amounts.
Dans la présente invention, on pense que les supports peuvent In the present invention, it is believed that the media can
en fait agir comme tamis permettant une diffusion des substan- in fact act as a sieve allowing a diffusion of substances
ces électropositives à travers le support sous forme élé- these electropositive devices through the medium in
mentaire, d'atome ou d'ion de l'anode à l'électrolyte durant ion, atom or ion from the anode to the electrolyte
la décharge de l'élément tout en empêchant l'accès aux substan- discharge of the element while preventing access to substances
ces électropositives contenues à l'intérieur du support, de l'e et/ou des anions de l'électrolyte s' ils sont instables par rapport aux substances électropositives. Durant l'utilisation, la fonction des supports est ainsi d'empêcher une réduction de l'électrolyte par les substances électropositives contenues dans l'anode et d'empêcher une réaction de ces substances électropositives avec l'eau dans l'électrolyte. Il est envisagé que l'élément de la présente invention puisse, si souhaité, être utilisé comme accumulateur ou élément rechargeable et, durant la charge, les substances électropositives diffuse these electropositive contained inside the support, e and / or anions of the electrolyte if they are unstable compared to electropositive substances. During use, the function of the supports is thus to prevent a reduction of the electrolyte by the electropositive substances contained in the anode and to prevent a reaction of these electropositive substances with the water in the electrolyte. It is contemplated that the element of the present invention may, if desired, be used as an accumulator or rechargeable element and, during charging, the electropositive substances diffused
de l'électrolyte à l'anode.from the electrolyte to the anode.
Les structures d'anode de la présente invention sont en particulier utiles dans les éléments électrochimiques employant The anode structures of the present invention are particularly useful in electrochemical elements employing
des électrolytes à base de sel fondu liquide ou des électro- electrolytes based on liquid molten salt or electro-
lytes sous forme de solution aqueuse et destinés à fonctionner à des températures relativement basses, par exemple, de l'ordre lytes in the form of an aqueous solution and intended to operate at relatively low temperatures, for example, of the order
de la température ambiante jusqu'à environ 3600C. from room temperature to around 3600C.
Dans de tels éléments, les cathodes peuvent comprendre un oxyde d'un ou plusieurs métaux de transition choisis, par exemple, dans le groupe constitué par le manganèse, le fer In such elements, the cathodes may comprise an oxide of one or more transition metals selected from, for example, the group consisting of manganese, iron
et le nickel ou un composé métallique réfractaire dur inter- and nickel or a hard refractory metal compound
médiaire d'au moins un métal choisi dans le groupe constitué par le chrome, le manganèse, le fer, le cobalt et le nickel avec au moins un non métal choisi dans le groupe constitué par le carbone, le bore, l'azote, le silicium et le phosphore qui ont été activés par halogénation. Ainsi, par exemple, la cathode peut comporter un composé métallique réfractaire dur at least one metal selected from the group consisting of chromium, manganese, iron, cobalt and nickel with at least one non-metal selected from the group consisting of carbon, boron, nitrogen, silicon and phosphorus that have been activated by halogenation. Thus, for example, the cathode may comprise a hard refractory metal compound
qui est un carbure activé de fer, de chrome ou de manganèse. which is an activated carbide of iron, chromium or manganese.
A la place, la cathode peut comporter du soufre et/ou du sélénium et un support en tamis micromoléculaire par exemple, un tectosilicate dans lequel le soufre et/ou le sélénium est absorbé et est maintenu captif durant l'utilisation de la cathode dans l'élément. Le soufre et/ou le sélénium peuvent par exemple être absorbés dans un support en tamis moléculaire en zéolite déshydratée qui peut être choisi dans le groupe constitué par l'érionite, la faujasite, la zéolite synthétique 3A, la zéolite 4A et la zéolité 13X. Le matériau support en zéolite sera rendu conducteur d'électrons par addition d'un matériau conducteur d'électrons convenable tel que du graphite. Pour de tels éléments fonctionnant à basse température, l'électrolyte peut être un acide ou une base aqueux, par Instead, the cathode may include sulfur and / or selenium and a micromolecular sieve support, for example, a tectosilicate in which sulfur and / or selenium is absorbed and is held captive during use of the cathode in the process. 'element. The sulfur and / or selenium may for example be absorbed in a dehydrated zeolite molecular sieve support which may be selected from the group consisting of erionite, faujasite, synthetic zeolite 3A, zeolite 4A and zeolite 13X. The zeolite support material will be rendered electronically conductive by the addition of a suitable electron conducting material such as graphite. For such elements operating at low temperature, the electrolyte may be an acid or an aqueous base, for example
exemple une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium, ou d'hy- an aqueous solution of sodium hydroxide, or hyaluronic acid,
droxyde de potassium, ou il peut être à base d'un sel minéral potassium hydroxide, or it may be based on a mineral salt
fondu tel qu'un électrolyte d'un sel minéral à base d'iodure. melted such as an electrolyte of a mineral salt based on iodide.
Ainsi, pour essayer cette possibilité, le mélange eutectique d'iodure de lithium/iodure de potassium a été préparé dans le rapport décrit par D B Leiser et A J Whittemore Jr. J Amer. Ceram. Soc. 50 (1961), 60. Ce mélange a été dopé avec 99,5% d'iodure de strontium pur obtenu auprès de la Société Cerac Inc. Les composants ont été mélangés et broyés ensemble sous forme d'une poudre fine et fondus dans des tubes de Thus, to test this possibility, the eutectic mixture of lithium iodide / potassium iodide was prepared in the ratio described by D. B Leiser and A. Whittemore Jr. J. Amer. Ceram. Soc. 50 (1961), 60. This mixture was doped with 99.5% pure strontium iodide obtained from Cerac Inc. The components were mixed and ground together as a fine powder and melted in tubes of
verre dans un courant d'argon.glass in a stream of argon.
On a enregistré les températures pour lesquelles les mélanges étaient fondus et se solidifiaient. Des mélanges solides Temperatures were recorded for which the mixtures were melted and solidified. Solid mixtures
homogènes ont ensuite été broyés et on a effectué la déter- homogenous materials were then crushed and the deter-
mination exacte du point de fusion. La quantité d'iodure -de sodium ajoutée variait entre environ 25% et environ 50% en masse du mélange. On a trouvé que les points de fusion se trouvaient dans la région comprise entre 2201C et 2400C tandis que le mélange eutectique d'iodure de lithium/d'iodure exact melting point. The amount of sodium iodide added varied from about 25% to about 50% by weight of the mixture. Melting points were found to be in the range of 2201C to 2400C while the eutectic mixture of lithium iodide / iodide
de potassium fondait à environ 2600C. of potassium melted at about 2600C.
A la place, l'électrolyte peut être constitué par un élec- Instead, the electrolyte may consist of an electrolyte
trolyte à base d'un sel minéral fondu présentant la formule générale: M Al Hal4 dans laquelle M représente un ou plusieurs cations de métal alcalin ou alcalino-terreux et Hal représente un ou plusieursanons d'halogènes, les proportions des cations du métal alcalin ou du métal alcalino-terreux et des anions d'halogénes sont de manière commode telles que le produit stoéchiométrique ci-dessus soit maintenu, les cations du métal alcalin et les anions d'halogénes étant choisis de molten mineral salt trolyte having the general formula: M Al Hal4 wherein M represents one or more alkali or alkaline earth metal cations and Hal represents one or more halogen atoms, the proportions of the alkali metal cations or of the alkaline earth metal and halogen anions are conveniently such that the above stoichiometric product is maintained, the alkali metal cations and the halogen anions being selected from
manière que l'électrolyte présente un point de fusion suffi- electrolyte has a sufficient melting point
samment bas pour permettre une utilisation dans son état low to allow use in its state
fondu à la température de fonctionnement souhaitée de l'élé- melted at the desired operating temperature of the
ment.is lying.
Lorsqu'un tel électrolyte est utilisé avec un support à base de tectosilicate et lorsque la subtance électropositive de l'anode (par exemple un ou plusieurs métaux alcalins) est capable de réduire l'aluminium de l'électrolyte pour l'amener à recouvrir l'anode et/ou à se séparer de l'électrolyte par exemple à précipiter, la dimension des fenêtres ou pores du support en tamis moléculaire de l'anode sera telle que When such an electrolyte is used with a tectosilicate support and when the electropositive substance of the anode (for example one or more alkali metals) is capable of reducing the aluminum of the electrolyte to cover it anode and / or to separate from the electrolyte for example to precipitate, the size of the windows or pores of the molecular sieve support of the anode will be such that
les fenêtres empêchent l'accès des anions Al Hal41 de l'élec- the windows prevent the access of Al Hal41 anions from the elec-
trolyte vers l'intérieur de la zéolite de l'anode. Lorsque les ions halogénures sont des ions AlCl41, la dimension trolyte inward of the zeolite of the anode. When the halide ions are AlCl41 ions, the dimension
des fenêtres ou pores du tectosilicate sera telle qu'elle em- windows or pores of the tectosilicate will be such as to
uêche largement le passage de ces anions, tandis qu'elle errmet faciler. ent l'accès du matériau électropositif, par exemple des atomes ou ions de lithium, sodium et/ou potassium à travers les fenêtres ou pores vers l'intérieur de la zéolite. De cette manière, on évite que les anions Al Hal41- n'entrent en contact direct avec le matériau électropositif sous sa forme élémentaire ou d'atome/de molécule, de sorte qu'une réduction et une séparation de l'aluminium au moyen d'une contre réaction ne peuvent pas avoir facilement et directement lieu. Les supports en forme de tamis moléculaire en tectosilicate qui conviennent pour une utilisation conjointement avec des électrolytes à base de sel fondu de formule M Al Hal4 peuvent être choisis dans le groupe constitué par la sodalite, la This is largely the case with the passage of these anions, while it is difficult to facilitate. ent the access of the electropositive material, for example atoms or ions of lithium, sodium and / or potassium through the windows or pores to the inside of the zeolite. In this way, it is avoided that the Al Hal41- anions come into direct contact with the electropositive material in its elemental or atom / molecule form, so that a reduction and separation of aluminum by means of a counter-reaction can not easily and directly take place. The tectosilicate molecular sieve carriers which are suitable for use in conjunction with molten salt electrolytes of formula M Al Hal4 may be selected from the group consisting of sodalite,
carnegieite, la zéolite 4A, la zéolite 13X et la mordenite. carnegieite, zeolite 4A, zeolite 13X and mordenite.
Dans le cas d'électrolytes aqueux, leur essai comme électro- In the case of aqueous electrolytes, their test as electro-
lytes dans des éléments conformesà la présente invention lytes in elements according to the present invention
présentant des anodes sodium/potassium et des cathodes com- having sodium / potassium anodes and cathodes
prenant du dioxyde de.manganèse,promet de fournir un com- taking manganese dioxide, promises to provide a
Dortement électrochimique excellent à des températures de Excellent electrochemical abortion at temperatures of
fonctionnement inférieures à 100 C. operating below 100 C.
Lorsque de tels électrolytes sont utilisés avec un support à base de tectosilicate, la substance électropositive de l'anode (par exemple un ou plusieurs métaux alcalins) est susceptible de réagir avec l'eau de l'électrolyte, de sorte que la dimension des fenêtres ou pores du support en tamis moléculaire devra être telle que les fenêtres empêchent When such electrolytes are used with a tectosilicate support, the electropositive substance of the anode (for example one or more alkali metals) is likely to react with the water of the electrolyte, so that the size of the windows or pores of the support in molecular sieve should be such that the windows prevent
l'accès de l'eau de l'électrolyte à l'intérieur de l'anode. the access of the electrolyte water to the interior of the anode.
La dimension des fenêtres ou pores du tectosilicate sera telle 6u'elle eiruche largement le passage de l'eau tandis qu'elle permet un accès facile par l'intermédiaire des fenêtres ou pores à l'intérieur de l'anode pour le matériau électropositif, par exemple les atomes ou ions de sodium, de lithium et/ou The size of the windows or pores of the tectosilicate will be such that it largely elutes the passage of water while it allows easy access through the windows or pores inside the anode for the electropositive material, for example the atoms or ions of sodium, lithium and / or
de potassium.of potassium.
De cette manière, on empêche que l'eau ne vienne en contact direct avec le matériau électropositif dans sa forme élé- mentaire ou d'atome/de molécule de sorte que la réaction In this way, it is prevented that the water comes into direct contact with the electropositive material in its elemental or atomic / molecule form so that the reaction
indésirée ne peut pas avoir lieu.undesired can not take place.
Sans vouloir être lié par une théorie, on pense que dans les supports en tamis micrcailéculaire qui présentent des cavités sous forme de canaux capillaires ou du type tubulaire, qui peuvent avoir une dimension sensiblement égale à la dimension des pores ou fenêtres, la substance électropositive peut se déplacer lé long des canaux durant la décharge de la source du matériau électropositif à l'interface entre le support et l'électrolyte et que, dans certains cas, la substance électropositive dans les canaux peut maintenir un contact électronique avec le réservoir de substance électropositive à travers le corps du support. En d'autres termes, le support Without wishing to be bound by theory, it is believed that in microscale sieve carriers which have cavities in the form of capillary channels or of the tubular type, which may have a dimension substantially equal to the size of the pores or windows, the electropositive substance may moving along the channels during the discharge of the source of the electropositive material at the interface between the support and the electrolyte and that, in some cases, the electropositive substance in the channels may maintain electronic contact with the electropositive substance reservoir through the body of the support. In other words, the support
sera, dans ce cas, électroniquement conducteur par l'inter- médiaire de la substance électropositive dans les canaux, entre le will be, in this case, electronically conductive through the electropositive substance in the channels, between the
réservoir ou source de la substance électropositive et l'électrolyte. A cet égard, on comprendra que la source de la substance électropositive n'est pas en contact direct avec l'électrolyte excepté par l'intermédiaire du support reservoir or source of the electropositive substance and the electrolyte. In this regard, it will be understood that the source of the electropositive substance is not in direct contact with the electrolyte except via the carrier.
en tamis micromoléculaire dopé.micromolecular sieve doped.
Dans le cas o le support en tamis moléculaire dopé est conducteur d'électrons un mécanisme possible est que, durant In the case where the doped molecular sieve support is electron conducting a possible mechanism is that during
la décharge de l'élément, les atomes de la substance électro- the discharge of the element, the atoms of the
positive s'ionisent au niveau de l'interface entre l'électro- positively ionize at the interface between the electro-
lyte et le support en tamis moléculaire, et que les ions lyte and support in molecular sieves, and that the ions
passent dans l'électrolyte, les électrons provenant de l'ioni- pass into the electrolyte, the electrons coming from the ioni-
sation passant à travers la substance électropositive à passing through the electropositive substance
l'intérieur du support à ladite source de matériau électropo- the interior of the support to said source of electropoly material
sitif, ce qui agit comme ou peut être associé avec un collec- which acts as or may be associated with a collection of
teur de courant. En même temps, les atomes de la substance électropositive passent de la source du matériau anode dans le matériau du support en tamis moléculaire pour remplacer ceux qui ont été ionisés, une diffusion rapide du matériau électropositif prenant place à travers les canaux du support en tamis moléculaire de l'anode à l'électrolyte. Conformément à ce mécanisme, la substance électropositive current generator. At the same time, the atoms of the electropositive substance pass from the source of the anode material into the material of the molecular sieve support to replace those which have been ionized, a rapid diffusion of the electropositive material taking place through the channels of the molecular sieve support. from the anode to the electrolyte. According to this mechanism, the electropositive substance
peut être présente sous forme de fils ou chaînes électroni- may be present in the form of electronic son or chains
quement conducteurs dans les canaux. Cependant, il est pos- only conductors in the channels. However, it is pos-
sible, qu'à la place de la substance électropositive présente sous forme de chaînes ou de fils électroniquement-conducteurs dans les canaux, les atomes électrochimiquement actifs de la substance électroniquement conductrice absorbée puissent former des groupes de particules avec des cations convenables formant une partie du réseau ou de la matrice du matériau en forme de tamis moléculaire. Ces groupes peuvent ainsi that in place of the electropositive material in the form of electronically conductive chains or wires in the channels, the electrochemically active atoms of the absorbed electronically conductive substance can form groups of particles with suitable cations forming part of the network or matrix of molecular sieve material. These groups can
s'associer aux électrons provenant de la substance électro- to associate with the electrons from the electro substance
positive absorbée. De tels électrons peuvent être suffisamment positive absorbed. Such electrons can be sufficiently
mobiles pour se déplacer à travers le support en tamis molé- moving through the molecular sieve support.
-20 culaire de son interface avec l'électrolyte o prend place l'ionisation jusqu'au réservoir d'anode et de -20 eyepiece of its interface with the electrolyte o takes place the ionization up to the anode tank and
là au collecteur.there at the collector.
Si, cependant, le mécanisme suggéré ci-dessus par lequel l'ionisation prend place à l'interface entre le support en If, however, the mechanism suggested above by which ionization takes place at the interface between the support in
tamis moléculaire et l'électrolyte est incorrect et si l'ioni- molecular sieve and the electrolyte is incorrect and if ionizing
sation prend place à l'interface du support en tamis moléculai- take place at the interface of the molecular sieve support.
re et de l'anode ou source de substance électropositive ou si un mécanisme hybride existe par lequel l'ionisation à la source est suffisamment prédominante, alors le support en tamis moléculaire dans lequel a été absorbée la substance électropositive ne peut pas, strictement parlant, fonctionner comme un tamis, mais peut à la place fonctionner comme un électrolyte solide. Des ions à la place d'atomes diffuseront re and the anode or source of electropositive substance or if a hybrid mechanism exists by which source ionization is sufficiently predominant, then the molecular sieve support into which the electropositive substance has been absorbed can not, strictly speaking, operate as a sieve, but can instead function as a solid electrolyte. Ions instead of atoms will diffuse
alors rapidement à travers le support en tamis moléculaire. then quickly through the molecular sieve support.
Ce procédé peut être renforcé par la présence des atomes absorbés sous forme de groupes de particules, l'électrolyte solide étant constitué par des groupes riches en métal, par exemple Na43 dans une sodalite. Cependant, que le support imprégné de subtance électropositive soit considéré comme un tamis ou un électrolyte solide ou non, ceci n'affecte pas son utilité et sa fonction comme décrit ci-dessus dans This process can be enhanced by the presence of the absorbed atoms in the form of groups of particles, the solid electrolyte being constituted by metal-rich groups, for example Na.sub.33 in a sodalite. However, whether the support impregnated with electropositive substance is considered as a sieve or a solid or non-solid electrolyte, this does not affect its usefulness and its function as described above in
les éléments et les structures d'anode de la présente in- the anode elements and structures of the present invention
vention. Pour préparer un support conforme à la présente invention, un tectosilicate, par exemple un feldspath ou feldspathoide convenable ou une zéolite qui est entièrement ou partiellement vention. To prepare a carrier according to the present invention, a tectosilicate, for example a suitable feldspar or feldsparoid, or a zeolite which is wholly or partially
déshydratée en la soumettant au vide et à la chaleur est expo- dehydrated by subjecting it to vacuum and heat is
sé, optionnellement sous pression et après avoir été se, optionally under pressure and after being
soumis à un vide, à la vapeur de la substance électro- vacuum, the vapor of the electronic substance
positive qui doit être absorbée dans celui-ci. Bien qu'il ne soit pas nécessaire de saturer toutes les places libres dans le support en tamis moléculaire en zéolite avec la substance électropositive et que seule une proportion souhaitée de places libres a besoin d'être occupée, on considère en positive that must be absorbed into it. Although it is not necessary to saturate all the free places in the zeolite molecular sieve support with the electropositive substance and only a desired proportion of free places need to be occupied, it is considered that
pratique qu'on devra absorber dans le support en tamis molé- practice to be absorbed into the molecular sieve
culaire en zéolite le plus possible de matérieu électropositif. zeolite rod as much as possible of electropositive material.
La dimension des pores ou fenêtres du support en tamis molé- The size of the pores or windows of the molecular sieve support
culaire en zéolite peut ou ne peut pas, selon le cas, être modifiée par l'absorption du matériau électropositif, et le support en tamis moléculaire en zéolite sera choisi de sorte que ses dimensions de canaux et de pores, en particulier, ses dimensions de fenêtres soient, après dopage, telles qu'il The zeolite rod may or may not be modified by the absorption of the electropositive material, and the zeolite molecular sieve support will be chosen so that its channel and pore dimensions, in particular its windows are, after doping, such as
fonctionne efficacement pour exclure tout anion qui est insta- works effectively to exclude any anion that is insta-
ble par rapport au métal alcalin de l'anode ou à l'eau prove- relative to the alkali metal of the anode or the water
nant de l'électrolyte à partir de la réaction avec la substance électropositive dans les canaux pendant l'utilisation. En d'autres termes, si une telle modification prend place, le support en tamis micromoléculaire et les métaux doivent être choisis de sorte que le support en tamis moléculaire obtenu à la fin présente des dimensions de canaux, de pores et de electrolyte from the reaction with the electropositive material in the channels during use. In other words, if such a modification takes place, the micromolecular sieve support and the metals must be chosen so that the resulting molecular sieve support has channel, pore and
fenêtres convenables.suitable windows.
Ainsi le lithium, le sodium ou le potassium peuvent être utilisés seul ou de tels métaux alcalins peuvent être utilisés ensemble, ou bien ils peuvent être utilisés ensemble avec d'autres métaux tels que, par exemple, de l'aluminium. On pense que, lorsqu'une substance électropositive telle que le sodium ou le lithium est utilisée ensemble avec un autre métal tel que l'aluminium, à la fois le métal alcalin et l'autre métal tel que l'aluminium peuvent être absorbés dans Thus lithium, sodium or potassium may be used alone or such alkali metals may be used together, or they may be used together with other metals such as, for example, aluminum. It is believed that when an electropositive substance such as sodium or lithium is used together with another metal such as aluminum, both the alkali metal and the other metal such as aluminum can be absorbed into the metal.
le support, l'autre métal modifiant le support en.tamis molé- the support, the other metal modifying the support
culaire en zéolite en réduisant la dimension réelle des canaux, pores et/ou fenêtres à la valeur appropriée souhaitée pour l'usage projeté de l'anode. Ainsi, en commençant avec un support en tamis moléculaire qui présente des canaux, des pores et en particulier des fenêtres qui sont trop larges pour exclure les ions indésirables de l'électrolyte, après absorption de l'autre métal, la dimension de ces canaux, pores et/ou fenêtres peut être réduite par la présence des atomes de l'autre métal les obstruant, de sorte qu'ils ont zeolite rod by reducing the actual size of the channels, pores and / or windows to the desired appropriate value for the projected use of the anode. Thus, starting with a molecular sieve support that has channels, pores and in particular windows that are too wide to exclude unwanted ions from the electrolyte, after absorption of the other metal, the size of these channels, pores and / or windows can be reduced by the presence of the atoms of the other metal obstructing them, so they have
la dimension exacte pour exclure l'eau ou les ions de l'élec- the exact dimension to exclude water or ions from the electri-
trolyte indésirables, tout en permettant le passage ou l'entrée des atomes/ions du métal alcalin électropositif tel que le undesired trolyte, while allowing the passage or entry of atoms / ions of the electropositive alkali metal such as
sodium, le potassium et/ou le lithium. sodium, potassium and / or lithium.
On envisage aussi la possibilité que, lorsque la dimension Consideration is also given to the possibility that when the
des pores du support est suffisamment importante, des molé- pores of the support are sufficiently large, molecules
cules de l'électrolyte puissent, au stade initial du fonction- the electrolyte may, at the initial stage of operation,
nement de l'élément, être susceptibles de pénétrer quelque element, to be able to penetrate
part dans le corps du support, au point pour lequel une réac- part of the support body, at the point where a reaction
tion se produit avec la substance électropositive, dont les produits résultant servent à réduire la dimension de la occurs with the electropositive substance, the resulting products of which serve to reduce the size of the
cavité ce qui empêche une pénétration supplémentaire de l'élec- cavity which prevents further penetration of electricity
trolyte et toutes réactions supplémentaires,de sorte que l'action de l'élément est celle décrite ci-dessus, par exemple lorsque le sodium constitue le matériau électropositif, le chlorure d'aluminium sodium constitue l'électrolyte liquide et la réaction provoque une précipitation de l'aluminium métallique trolyte and any additional reactions, so that the action of the element is that described above, for example when sodium is the electropositive material, the sodium aluminum chloride is the liquid electrolyte and the reaction causes a precipitation metallic aluminum
qui sert à bloquer les cavités dans la mesure souhaitée. which serves to block the cavities to the desired extent.
On comprendra ainsi que soit on peut choisir un support en tamis moléculaire convenable qui présente initialement des fenêtres, pores et canaux de dimension correcte, soit on peut choisir un tel élément présentant des dimensions qui It will thus be understood that either a suitable molecular sieve support may be chosen which initially has windows, pores and channels of correct size, or it may be chosen to have dimensions of this size.
sont trop larges et le modifier durant le processus d'absorp- are too large and modify it during the absorption process.
tion de sorte qu'il se termine avec des pores, canaux et fenêtres dé dimension appropriée. Dans ce cas, l'autre métal tel que l'aluminium ou même le nickel, qui est utilisé ensemble avec le métal alcalin électropositif actif électrochimiquement peut former un revêtement efficace sur les canaux, pour rester là tout en étant relativement inerte électrochimiquement dans l'élément en agissant pour réduire les dimensions des so that it ends with pores, channels and windows of appropriate size. In this case, the other metal such as aluminum or even nickel, which is used together with the electrochemically active electropositive alkali metal can form an effective coating on the channels, to remain there while being relatively electrochemically inert in the element by acting to reduce the dimensions of
canaux, pores et/ou fenêtres et en agissant aussi pour accrol- channels, pores and / or windows and also acting to increase
tre la conductivité électronique le long des passages formés par les canaux contenant la substance électropositive active électrochimiquement. Ainsi certaines substances du matériau Be the electronic conductivity along the passages formed by the channels containing electrochemically active electropositive substance. So some substances of the material
absorbé peuvent agir pour modifier le support en tamis molé- absorbed can act to modify the molecular sieve support.
culaire et pour le stabiliser tout en augmentant sa conduc- to stabilize it while increasing its conductivity.
tivité électronique le long des passages formés par les canaux tandis que d'autres substances peuvent agir comme matériau électropositif. Les propriétés de conduction d'électrons du support en tamis moléculaire peuvent ainsi, on le pense, être limitées aux canaux tandis que le corps du support en tamis moléculaire ou au moins sa partie qui est en contact direct avec l'électrolyte liquide, sera non ou peu conducteur d'électrons pour empêcher le dépôt de cations provenant de l'électrolyte sur la surface de l'anode exposée à l'électrolyte electronic tivity along the passages formed by the channels while other substances can act as electropositive material. The electron conduction properties of the molecular sieve support can thus, it is believed, be limited to the channels while the body of the molecular sieve support or at least its part which is in direct contact with the liquid electrolyte, will be or little electron conductor to prevent the deposition of cations from the electrolyte on the surface of the anode exposed to the electrolyte
durant la charge.during charging.
Cette caractéristique agit pour empêcher la formation de dendrite qui, dans de nombreux cas, provoque une défaillance This feature acts to prevent the formation of dendrite which, in many cases, causes a failure
de l'élément, puisque le recouvrement du matériau électropo- of the element, since the covering of electropoly
sitif ne peut prendre place qu'à l'intérieur de la structure en cavité du support, ce qui l'empêche de se détacher de la structure d'anode et/ou de provoquer des courts-circuits internes. Selon des modes spécifiques de réalisation de la présente invention lorsque le support est une zéolite, l'anode peut être constituée par une sodalite dans laquelle a été absorbé du sodium, une mordenite dans laquelle ont été absorbées des proportions convenables de potassium et de sodium ou une mordenite dans laquelle ont été absorbées des proportions It can only take place inside the cavity structure of the support, which prevents it from becoming detached from the anode structure and / or causing internal short circuits. According to specific embodiments of the present invention when the carrier is a zeolite, the anode may be sodium sodalite, a mordenite in which suitable proportions of potassium and sodium have been absorbed, or a mordenite in which proportions have been absorbed
convenables de potassium et de lithium. suitable for potassium and lithium.
Dans un autre mode de réalisation spécifique de l'invention, dans lequel le matériau du support en tamis moléculaire est une zéolite non conductrice ou peu conductrice d'électrons il est possible de se dispenser d'un électrolyte - liquide séparé et d'avoir le support en tamis moléculaire In another specific embodiment of the invention, in which the material of the molecular sieve support is a nonconductive zeolite or a little electrically conductive zeolite it is possible to dispense with a separate liquid electrolyte and to have the molecular sieve support
en zéolite en contact-direct et intime avec une cathode com- zeolite in direct and intimate contact with a cathode
patible convenable telle que du soufre absorbé dans une zéolite 4A enduite de graphite. Dans ce cas, le soufre (sous forme de polysulfure) peut agir comme électrolyte et la zéolite dans laquelle a été absorbé le soufre, peut être considérée comme une catholyte. A cet égard la catholyte zéolite/soufre est considérée comme un ensemble électrolyte/cathode combiné et les éléments de l'invention prévoient cette possibilité, suitable solution such as absorbed sulfur in a graphite coated zeolite 4A. In this case, the sulfur (in the form of polysulfide) can act as an electrolyte and the zeolite in which the sulfur has been absorbed, can be considered as a catholyte. In this respect, the zeolite / sulfur catholyte is considered as a combined electrolyte / cathode assembly and the elements of the invention provide this possibility,
avec référence à un électrolyte et une cathode dans le contexte. with reference to an electrolyte and a cathode in context.
à expliquer en conséquence. Si le matériau en zéolite de l'anode est trop électroniquement conducteur, pour permettre cela, il peut, cependant, être nécessaire de prévoir une to explain accordingly. If the zeolite material of the anode is too electronically conductive, to allow this, it may, however, be necessary to provide a
* couche isolante poreuse entre le support et la cathode, im-porous insulating layer between the support and the cathode,
prégnée d'un électrolyte liquide convenable. Cette couche isolante poreuse peut être constituée par un matériau en zéolite déshydratée non dopée isolant convenable. Ce mode de réalisation présente l'avantage que, à part l'anode ou la source de matériau électropositif qui sera généralement à l'état fondu, l'élément sera substantiellement solide et prégné a suitable liquid electrolyte. This porous insulating layer may consist of a suitable insulating, undoped dehydrated zeolite material. This embodiment has the advantage that, apart from the anode or source of electropositive material which will generally be in the molten state, the element will be substantially solid and
à base de zéolite.based on zeolite.
On envisagera de plus, lorsque l'élément peut fonctionner à une température suffisamment basse, que des supports en tamis moléculaire en clathrate peuvent être utilisés de la même manière que les supports en tamis micromoléculaire minéraux mentionnés préalablement. Ils ne devront pas être capables, lorsqu'ils sont utilisés avec des électrolytes aqueux, pour les mêmes raisons, d'absorber l'eau, et devront avoir une structure similaire du type à canaux et, de manière semblable, les In addition, when the element is operable at a sufficiently low temperature, it will be contemplated that clathrate molecular sieve carriers may be used in the same manner as previously mentioned mineral micromolecular sieve carriers. They should not be able, when used with aqueous electrolytes, for the same reasons, to absorb water, and should have a similar structure of the channel type and, similarly, the
supports en tamis micromoléculaire d'oxyde d'un non-tecto- micromolecular sieve supports of a non-tectonic oxide
silicate peuvent être utilisés.silicate can be used.
La présente invention sera maintenant décrite au moyen d'exem- The present invention will now be described by way of example.
ples avec référence aux dessins schématiques ci-annexés dans lesquels: La figure 1 représente le schéma d'un dispositif utilisé comme élément conducteur pour des essais de conductivité effectués sur un support en zéolite pour un élément conforme à la présente invention; la figure 2 représente un schéma similaire d'un élément d'essai conforme à la ples with reference to the accompanying diagrammatic drawings in which: Figure 1 shows a diagram of a device used as a conductive element for conductivity tests carried out on a zeolite support for an element according to the present invention; FIG. 2 represents a similar diagram of a test element according to the
présente invention et les figures 3 et 4 repré- present invention and FIGS.
sentent les résultats graphiques des essais feel the graphic results of the tests
effectués avec le dispositif de la figure 1. performed with the device of Figure 1.
Dans les figures 1 et 2 des dessins, les mêmes références sont utiliséespour les mêmes parties, à moins qu'il en soit In Figures 1 and 2 of the drawings, the same references are used for the same parts, unless it is
spécifié autrement.otherwise specified.
Dans la figure 1, un élément conducteur désigné dans son ensemble par la référence 10 comporte une paire de cuvettes en acier inoxydable 12 maintenues ensemble par des vis de blocage isolantes espacées périphériquement 14. Dans les cuvettes 12 sont contenues des électrodes en métal alcalin à l'état fondu 16 et elles sont séparées par un support 18 pour un élément conforme à la présente invention. Le support est fixé entre les lèvres 12.1 des cuvettes 12 et agit pour In FIG. 1, a conductive element generally designated by the reference numeral 10 comprises a pair of stainless steel cups 12 held together by circumferentially spaced insulating locking screws 14. In the cups 12 are contained alkaline metal electrodes at the same time. melt 16 and they are separated by a support 18 for an element according to the present invention. The support is fixed between the lips 12.1 of the cups 12 and acts to
séparer les électrodes 16 l'une de l'autre. separate the electrodes 16 from each other.
Dans la figure 2, essentiellement la même disposition est représentée à l'exception du fait qu'une des électrodes 16 est remplacée par un mélange cathode/électrolyte liquide de sorte que l'électrode 16 est une anode et que les In Fig. 2 essentially the same arrangement is shown except that one of the electrodes 16 is replaced by a cathode / liquid electrolyte mixture so that the electrode 16 is an anode and the
cuvettes 12 agissent comme collecteurs de courant. cups 12 act as current collectors.
La présente invention sera de plus décrite avec référence aux exemples non limitatifs suivants mis en oeuvre avec le The present invention will be further described with reference to the following nonlimiting examples implemented with the
dispositif et l'élément des figures 1 et 2. device and the element of Figures 1 and 2.
EXEMPLE 1EXAMPLE 1
En se référant à la figure 1, le support 18 a été fabriqué sous forme d'un ensemble compact ou pastille contenant une zéolite 4A et du kaolin. Un mélange constitué par des parties égales en masse de zéolite 4A et de kaolin a été broyé par un broyeur à boulets pendant 24 heures et la pastille a été comprimée sur une presse linéaire à une pression de 2x105 kPa. La pastille a été cuite à 650WC pendant 3 heures. Après refroidissement, l'objet façonné a été placé dans un gel de zéolite 4A fraîchement préparé dans lequel le kaolin est transformé en zéolite 4A et la pastille a de plus été compactée par une contre-imprégnation de zéolite 4A provenant du gel Referring to Figure 1, the carrier 18 was manufactured as a compact package or pellet containing zeolite 4A and kaolin. A mixture consisting of equal parts by weight of zeolite 4A and kaolin was milled by a ball mill for 24 hours and the pellet was pressed on a linear press at a pressure of 2 × 10 5 kPa. The pellet was baked at 650WC for 3 hours. After cooling, the shaped article was placed in a freshly prepared zeolite 4A gel in which the kaolin was converted to zeolite 4A and the pellet was further compacted by a counter-impregnation of zeolite 4A from the gel.
frais. -fresh. -
L'objet façonné en pastille entièrement compacte a été sorti Fully compacted pelletized object was released
du gel après 10 jours, lavé avec de l'eau distillée et déshy- after 10 days, washed with distilled and dehydrated water
draté à 3600C et 10 kPa pendant 6 heures. La pastille a été ensuite soumise à une imprégnation de métal de sodium en Dried at 3600C and 10 kPa for 6 hours. The pellet was then subjected to a sodium metal impregnation in
phase gazeuse sous vide à 3501C pendant 2 à 3 heures. gaseous phase under vacuum at 350 ° C. for 2 to 3 hours.
La pastille chargée dans laquelle est absorbé du sodium a ensuite été manipulée dans une boite à manchette contenant de l'argon sec et le dispositif de la figure 1 a été construit et connecté The charged pellet in which sodium is absorbed was then handled in a dry argon cuff box and the device of Fig. 1 was constructed and connected
électriquement pour former un élément conducteur. Cette pro- electrically to form a conductive element. This pro-
cédure a été répétée un certain nombre de fois et un certain nombre de tels éléments conducteurs ont été construits en cedure has been repeated a number of times and a number of such conductive elements have been constructed in
employant aussi du potassium et du lithium comme dopant. also using potassium and lithium as dopant.
La résistance R du courant alternatif AC en fonction de la température T a été mesurée pour les pastilles. Le graphe typique de la conductivité des pastilles sous forme de log aT (dans lequel a est la conductivité spécifique définie comme = dR dans laquelle d est l'épaisseur de la pastille, A représente la surface en coupe de la pastille et R est la résista mesurée en ohms) en fonction de la température (103) est T The resistance R of the alternating current AC as a function of the temperature T was measured for the pellets. The typical pellet conductivity graph in the form of log aT (where a is the specific conductivity defined as = dR where d is the thickness of the pellet, A is the sectional area of the pellet and R is the resistor measured in ohms) as a function of temperature (103) is T
représenté dans la figure 3.shown in Figure 3.
Les résultats d'essais comparatifs sont donnés dans le Tableau suivant, le Tableau 1 compare une pastille imprégnée de sodium avec des pastilles imprégnées de lithium et de potassium respectivement The results of comparative tests are given in the following Table; Table 1 compares a tablet impregnated with sodium and pads impregnated with lithium and potassium, respectively
TABLEAU 1TABLE 1
Métal (Tcm) 1 C Li 0,006 350 Na 0,050 350 Metal (Tcm) 1 C Li 0.006 350 Na 0.050 350
K 0,010 350K 0.010 350
EXEMPLE 2EXAMPLE 2
D'autres éléments compacts ou pastilles ont été fabriqués Other compact elements or pellets have been manufactured
en contenant une zéolite 4A.containing a zeolite 4A.
Les pastilles de l'Exemple 2 sont ensuite déshydratées et traitées avec du sodium, comme décrit dans l'Exemplel et The pellets of Example 2 are then dehydrated and treated with sodium as described in Exemplel and
essayées à différentes températures. tried at different temperatures.
La figure 4 représente un graphique typique de logaT en fonction Figure 4 shows a typical graph of logaT based
de 10- utilisant l'élément conducteur de la figure 1. 10- using the conductive element of Figure 1.
T Les résultats des essais sont mentionnés dans le Tableau suivant (Tableau 2) pour le sodium T The test results are shown in the following Table (Table 2) for sodium
TABLEAU 2TABLE 2
(Pcm)-l ToC(Pcm) -l ToC
0,006 2000.006 200
0,020 2500.020 250
0,060 3000.060 300
EXEMPLE 3EXAMPLE 3
De petits éléments d'essai électrochimique ont été fabriqués conformément à la figure 2, ces éléments comprenant une anode en métal alcalin 16, une zéolite dans laquelle est absorbé le métal alcalin sous forme de pastille 18 et un électrolyte liquide compatible convenable et une cathode 20. Un essai a été effectué en utilisant une anode en sodium, une zéolite 4A imprégnée de sodium comme pastille et un électrolyte à base de sel fondu d'iodure de potassium/iodure de lithium mélangé avec le matériau de la cathode comportant des cristaux de zéolite 13X dopés avec du soufre absorbé et contenant du graphite pour la conductivité électronique. Dans ce cas on a obtenu une tension en circuit ouvert de 1,9V avec un courant de court-circuit de 35 mA avec une surface efficace Small electrochemical test elements have been manufactured in accordance with FIG. 2, these elements comprising an alkali metal anode 16, a zeolite in which the pelletized alkali metal 18 is absorbed and a suitable compatible liquid electrolyte and a cathode 20. A test was carried out using a sodium anode, a sodium impregnated zeolite 4A as a pellet, and a potassium iodide / lithium iodide molten salt electrolyte mixed with the cathode material having zeolite crystals. 13X doped with sulfur absorbed and containing graphite for electronic conductivity. In this case, an open circuit voltage of 1.9V was obtained with a short circuit current of 35 mA with an effective surface
d'environ 1 cm2 à 3000C.from about 1 cm2 to 3000C.
Une autre cellule a été construite en utilisant du potassium pour l'anode, une zéolite 4A pour la pastille imprégnée de potassium, un électrolyte de chlorure de lithium-aluminium Another cell was constructed using potassium for the anode, a zeolite 4A for the potassium impregnated pellet, a lithium aluminum chloride electrolyte
et une zéolite 4A contenant du soufre imprégné comme cathode. and a zeolite 4A containing sulfur impregnated as cathode.
Dans ce cas, on a obtenu une tension en circuit ouvert de 2,0V avec un courant de court-circuit de 5 mA à une température de 2001C avec une surface efficace d'environ 1 cm 2. Finalement, un élément a été construit en utilisant une anode en sodium, du sodium imprégné dans un support en zéolite, un électrolyte en chlorure de sodium-aluminium et comme cathode du soufre absorbé dans une zéolite 4A. A partir de cet élément, on a obtenu une tension en circuit ouvert de 1,9V avec un courant de courtcircuit d'environ 10 mA à 2000C avec une surface In this case, an open circuit voltage of 2.0V was obtained with a short circuit current of 5 mA at a temperature of 2001C with an effective area of about 1 cm 2. Finally, an element was built in using a sodium anode, sodium impregnated in a zeolite support, an electrolyte of sodium aluminum chloride and as a sulfur cathode absorbed in a zeolite 4A. From this element, an open-circuit voltage of 1.9V was obtained with a short-circuit current of about 10 mA at 2000C with a surface
efficace d'environ 1 cm2.effective about 1 cm2.
Dans tous les éléments ci-dessus, la zéolite du support a été préparée en la mélangeant avec du kaolin comme décrit In all the above elements, the zeolite of the support was prepared by mixing it with kaolin as described.
dans l'Exemple 1.in Example 1.
Tous les éléments décrits ci-dessus tombent en panne à des moments différents pour des raisons essentiellement non en All the elements described above fail at different times for reasons essentially not in
rapport avec l'électrochimie telles que des problèmes d'étan- electrochemistry, such as problems with
chéité, la rupture du produit ouvré, etc. On espère qu'une expérimentation courante surmontera ces problèmes. Bien que certains de ces éléments tombent en panne après un certain dullness, breakage of the worked product, etc. It is hoped that routine experimentation will overcome these problems. Although some of these elements break down after a certain
nombre d'heures, d'autres durent jusqu'à environ 7 jours. hours, others last up to about 7 days.
Un avantage de la présente invention est qu'elle fournit un élément dans lequel 1' électrolyte est séparé de l'anode par un support qui présente une conductivité d'amplitude bien plus élevée que celle des tectosilicates non dopés, par exemple les zéolites décrites dans Breck, Donald W. "Tamis moléculaires en zéolite" publié par John Wiley et Sons, 1974 An advantage of the present invention is that it provides an element in which the electrolyte is separated from the anode by a support which has a much higher amplitude conductivity than undoped tectosilicates, for example the zeolites described in FIG. Breck, Donald W. "Molecular sieves in zeolite" published by John Wiley and Sons, 1974
pages 397 à 410.pages 397 to 410.
On notera que le support essayé, comme cela apparait à partir des figures 3 et 4, présente une conductivité qui augmente avec la température de fonctionnement, à savoir elle présente un coefficient de température positif pour la conductivité qui indique que la conductivité peut être ionique ou hybride It should be noted that the support tested, as it appears from FIGS. 3 and 4, has a conductivity which increases with the operating temperature, namely it has a positive temperature coefficient for the conductivity which indicates that the conductivity can be ionic or hybrid
plutôt que purement métallique ou électronique. rather than purely metallic or electronic.
3E c En ce qui concerne la construction au support de la présente invention on souhaite qu'il soit complètement étanche au liquide pendant son utilisation. Pour cette raison, on devra effectuer tout essai nécessaire pour le rendre complètement compact avec aucun espace, canaux, etc. macroporeux.En ce qui concerne son fonctionnement on notera de plus que, après une période de stabilisation ou de conditionnement initiale qui peut être nécessaire, il n'y a en fait aucune modification dans la composition chimique moyenne du support durant la charge et la décharge et aucune modification dans l'état As regards the construction in support of the present invention it is desired that it be completely liquid tight during use. For this reason, all necessary tests must be made to make it completely compact with no gaps, channels, etc. However, with regard to its operation, it should be noted that, after a period of stabilization or initial conditioning which may be necessary, there is in fact no change in the average chemical composition of the support during charging and discharging. and no change in the state
d'oxydation moyen de la substance électropositive. oxidation of the electropositive substance.
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Families Citing this family (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB8423961D0 (en) * | 1984-09-21 | 1984-10-31 | Lilliwyte Sa | Electrochemical cells |
US5728489A (en) * | 1996-12-12 | 1998-03-17 | Valence Technology, Inc. | Polymer electrolytes containing lithiated zeolite |
US5882624A (en) * | 1997-01-29 | 1999-03-16 | Englehard Corporation | ETS-14 crystalline titanium silicate molecular sieves, manufacture and use thereof |
DE102010026613A1 (en) * | 2010-07-09 | 2012-01-12 | MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. | New phosphate- and silicate-based electrode materials, in particular for lithium-ion batteries and lithium capacitors |
CA2887201A1 (en) * | 2012-10-05 | 2014-04-10 | Massachusetts Institute Of Technology | Low-temperature liquid metal batteries for grid-scaled storage |
WO2014062702A1 (en) | 2012-10-16 | 2014-04-24 | Ambri, Inc. | Electrochemical energy storage devices and housings |
US10541451B2 (en) | 2012-10-18 | 2020-01-21 | Ambri Inc. | Electrochemical energy storage devices |
US9312522B2 (en) | 2012-10-18 | 2016-04-12 | Ambri Inc. | Electrochemical energy storage devices |
US11211641B2 (en) | 2012-10-18 | 2021-12-28 | Ambri Inc. | Electrochemical energy storage devices |
US11387497B2 (en) | 2012-10-18 | 2022-07-12 | Ambri Inc. | Electrochemical energy storage devices |
US11721841B2 (en) | 2012-10-18 | 2023-08-08 | Ambri Inc. | Electrochemical energy storage devices |
US9735450B2 (en) | 2012-10-18 | 2017-08-15 | Ambri Inc. | Electrochemical energy storage devices |
US9520618B2 (en) | 2013-02-12 | 2016-12-13 | Ambri Inc. | Electrochemical energy storage devices |
US10270139B1 (en) | 2013-03-14 | 2019-04-23 | Ambri Inc. | Systems and methods for recycling electrochemical energy storage devices |
US9502737B2 (en) | 2013-05-23 | 2016-11-22 | Ambri Inc. | Voltage-enhanced energy storage devices |
JP6685898B2 (en) | 2013-10-16 | 2020-04-22 | アンブリ・インコーポレイテッド | Seals for high temperature reactive material devices |
US10181800B1 (en) | 2015-03-02 | 2019-01-15 | Ambri Inc. | Power conversion systems for energy storage devices |
WO2016141354A2 (en) | 2015-03-05 | 2016-09-09 | Ambri Inc. | Ceramic materials and seals for high temperature reactive material devices |
US9893385B1 (en) | 2015-04-23 | 2018-02-13 | Ambri Inc. | Battery management systems for energy storage devices |
US10069141B2 (en) | 2015-12-30 | 2018-09-04 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Hybrid sulfur particles and cathode active materials containing the hybrid particles |
US11929466B2 (en) | 2016-09-07 | 2024-03-12 | Ambri Inc. | Electrochemical energy storage devices |
EP3607603A4 (en) | 2017-04-07 | 2021-01-13 | Ambri Inc. | Molten salt battery with solid metal cathode |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2142000A1 (en) * | 1971-06-16 | 1973-01-26 | Mallory & Co Inc P R | |
FR2230092A1 (en) * | 1973-05-14 | 1974-12-13 | Catalyst Research Corp | |
US3864168A (en) * | 1974-03-22 | 1975-02-04 | Yardney International Corp | Electrolytic cells incorporating water scavengers |
FR2383527A1 (en) * | 1977-03-09 | 1978-10-06 | South African Inventions | CATHODE, METHOD OF MANUFACTURING SUCH A CATHODE AND ELECTROCHEMICAL ELEMENTS SUCH AS ACCUMULATORS OR THE LIKE USING SUCH A CATHODE |
FR2433242A1 (en) * | 1978-07-17 | 1980-03-07 | South African Inventions | ELECTRODE FOR AN ELECTROCHEMICAL ELEMENT AND ELECTROCHEMICAL ELEMENT USING SUCH AN ELECTRODE |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4002807A (en) * | 1975-09-30 | 1977-01-11 | Ford Motor Company | Alkali metal, sulfur battery or cell with single phase sulfur electrode |
ZA771433B (en) * | 1977-03-09 | 1978-10-25 | South African Inventions | Cathode and cell incorporating such a cathode |
ZA785067B (en) * | 1978-09-06 | 1980-04-30 | South African Inventions | Electrochemical cell |
-
1981
- 1981-09-28 US US06/306,904 patent/US4457989A/en not_active Expired - Fee Related
- 1981-09-29 AU AU75776/81A patent/AU542196B2/en not_active Ceased
- 1981-09-30 CA CA000387044A patent/CA1176700A/en not_active Expired
- 1981-10-08 GB GB8130474A patent/GB2085220B/en not_active Expired
- 1981-10-08 SE SE8105964A patent/SE448797B/en not_active IP Right Cessation
- 1981-10-08 JP JP56160851A patent/JPS5795086A/en active Pending
- 1981-10-08 BR BR8106524A patent/BR8106524A/en unknown
- 1981-10-09 IT IT24434/81A patent/IT1195279B/en active
- 1981-10-09 DE DE19813140181 patent/DE3140181A1/en not_active Ceased
- 1981-10-09 FR FR8119098A patent/FR2492173A1/en active Granted
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2142000A1 (en) * | 1971-06-16 | 1973-01-26 | Mallory & Co Inc P R | |
FR2230092A1 (en) * | 1973-05-14 | 1974-12-13 | Catalyst Research Corp | |
US3864168A (en) * | 1974-03-22 | 1975-02-04 | Yardney International Corp | Electrolytic cells incorporating water scavengers |
FR2383527A1 (en) * | 1977-03-09 | 1978-10-06 | South African Inventions | CATHODE, METHOD OF MANUFACTURING SUCH A CATHODE AND ELECTROCHEMICAL ELEMENTS SUCH AS ACCUMULATORS OR THE LIKE USING SUCH A CATHODE |
FR2433242A1 (en) * | 1978-07-17 | 1980-03-07 | South African Inventions | ELECTRODE FOR AN ELECTROCHEMICAL ELEMENT AND ELECTROCHEMICAL ELEMENT USING SUCH AN ELECTRODE |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US4457989A (en) | 1984-07-03 |
BR8106524A (en) | 1982-06-29 |
DE3140181A1 (en) | 1982-05-19 |
IT1195279B (en) | 1988-10-12 |
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